用封闭周期域对称B样条基实现均匀样条逼近

针对现有求解均匀样条曲线控制顶点方法巾使用较为复杂的迭代算法的不足,提出均匀样条曲线控制顶点的快速并行算法.首先将基本B样条基平移建立对称B样条基(参数定义域为单位区间);然后利用复函数组{εk(v)=e1kv}的正交性构造封闭周期区域的正交B样条基,得出正交B样条基系数的显式并行计算公式;进一步,利用正交基系数与对称B样条基系数(样条曲线控制顶点)的关系,得出控制顶点的显式并行计算公式.最后以四阶与三阶样条逼近为例分析并行公式的快速算法,用从封闭及任意给定点列构造B样条曲线的2个例子证明了该算法的有效性.实验结果表明,文中算法为简单的B样条基增加了对称性,能够容易地实现快速并行计算,可提高构造大规模样条曲面的效率.     

任意阶正交B样条插值新方法

插值样条的一般解法是利用内点条件和边界条件得出一个样条系数的Ⅳ方程组,然后采用解线性代数方程组的方法求解.由于各插值基互不正交,插值系数相互耦合,计算步骤烦琐.新方法利用三角函数的正交性,构造了插值区域新的正交B样条插值基函数,并给出任意阶正交B样条插值基函数插值系数的通用计算公式.通过构造正交基,新方法解除了插值基以及插值系数之间的耦合,将样条插值问题从求解N×N矩阵简化为使用N个公式直接同时求解,实现了插值系数的并行计算.     

基于样条模型插值的方法在科学可视化上的应用

插值方法和插值基函数的选择是可视化技术的一个关键问题。在规则数据场中，本文提出了一个基于样条模型插值来重建三维结构的方法。该模型以样条基函数为背景，其函数系数则由周围采样点数据重复迭代产生。实验表明该方法的逼近效果明显优于传统的线性插值拟合得出的图像质量。     

C~1插值二次B样条曲线曲面

利用二次均匀B样条曲线的端点性质,导出了构造插值二次均匀B样条曲线曲面的一种新的基函数―BB基函数。由BB基函数构造了C1保形插值二次均匀B样条曲线,构造了C1双二次均匀B样条插值曲面。     

集多种特性的三次三角伪B样条

目的 为了同时解决传统多项式B样条曲线在形状调控、精确表示常见工程曲线以及构造插值曲线时的不足,提出了一类集多种特性的三次三角伪B样条。方法 首先构造了一组带两个参数的三次三角伪B样条基函数,然后在此基础上定义了相应的参数伪B样条曲线,并讨论了该曲线的特性及光顺性问题,最后研究了相应的代数伪B样条,并给出了最优代数伪B样条的确定方法。结果 参数伪B样条曲线不仅满足C²连续,而且无需求解方程系统即可自动插值于给定的型值点。当型值点保持不变时,插值曲线的形状还可通过自带的两个参数进行调控。在适当条件下,该参数伪B样条曲线可精确表示圆弧、椭圆弧、星形线等常见的工程曲线。相应的代数伪B样条具有参数伪B样条曲线类似的性质,利用最优代数伪B样条可获得满意的插值效果。结论 所提出的伪B样条同时解决了传统多项式B样条曲线在形状调控、精确表示常见工程曲线以及构造插值曲线时的不足,是一种实用的曲线造型方法。     

代数双曲B样条基的几乎严格全正性

样条基的几乎严格全正性和曲线插值适定性关系密切,是几何造型中一个基本且重要的问题.文中证明了代数双曲B样条基具有几乎严格全正性:首先引入代数双曲B样条函数,通过嵌入节点算法推导出函数的零点数和变差数之间的关系;进一步,利用数学归纳法证明了该基具有几乎严格全正性.文中的证明方法直观且具有几何性,为造型中使用代数双曲B样条基奠定了更为完备的理论基础.     

三次有理插值样条曲线曲面

利用有理三次Bézier曲线的端点插值性质,导出了构造三次插值样条曲线曲面的一种新的基函数-RB基函数.由RB基函数构造了C1有理三次插值样条曲线和有理双三次插值样条曲面.     

一种新的均匀样条曲线曲面设计方法

本文根据均匀B样条基函数的de Boor-Cox递推公式提出了一种新的样条曲线曲面设计方法。该方法从满足正性、局部支柱性和权性的初始基函数出发，可构造出具有高阶低次或低次高阶的多项式样条基函数和多种函数类型的样条函数。给出了设计这种样条曲线曲面的几种方法和实例，并对基函数的连续可微性进行了证明。该样条基函数和样条曲线曲面具有和均匀B样条类似的几何性质，且均匀B样条是其特例，可用于曲线曲面的几何造型和样条插值。     

基于AIWCPSO算法的三次样条气动参数插值方法

针对飞行仿真建模过程中气动参数以矩阵的形式给出, 大都存在着非线性关系, 提出一种基于自适应惯性权重的混沌粒子群优化(AIWCPSO) 算法的三次样条气动参数插值方法. 首先建立粒子与三次样条插值函数中系数的映射关系; 然后利用AIWCPSO 算法对三次样条插值函数的系数进行寻优, 将获得的最优解近似看作三次样条插值函数的系数; 最后计算得到离散点的气动参数. 仿真实验结果表明, 所提出的方法能有效地解决飞行气动参数插值问题.     

一种低次的变次数样条曲线的细分算法

提出一种变次数样条曲线的细分算法,在细分前可指定每段的次数和异次段间的连续性,其中, 每段的次数可在[1,4]上任选,异次段间的连续性可在 C0 和 C1 中任选,同次段间的连续阶为次数减 1。算法使 用变次数样条的插节点性质,在所有非零节点区间中,整体插入中点,精确地给出细分前后基函数的关系,同 时,利用细分生成的变次数样条的节点区间与次数成比例的方法,使得细分过程中,异次段间的插值系数较为 简单。细分过程可表示为线性插值的形式,但不同于非对称的每段分别进行的局部插值方法,而是具有类似均 匀 B 样条的 Lane-Riesenfeld 细分的整体插值方式,因此,包含次数≤4 时的 Lane-Riesenfeld 细分方法。     

NURBS曲线曲面的显式矩阵表示及其算法

从 B样条的差商定义出发 ,提出差商展开系数的概念 ,通过差商展开系数显式解析表示式的导出 ,得到任意次 NU RBS曲线曲面系数矩阵的显式解析表示式 ,并给出了求差商展开系数和 NURBS曲线曲面系数矩阵的数值算法 .文中给出的方法适用于一切 NU RBS曲线曲面 ,包括有理和非有理的 Bézier、均匀和非均匀的 B样条曲线曲面 .相应的数值算法计算简单 ,易于实现 .差商展开系数解析表示式为 NU RBS曲线曲面的表示、转换和节点插入、升阶等基本运算以及与差商相关的问题的研究提供了一个统一的构造性工具和应用方法 .     

Identification of partial differential equation models for a class of multiscale spatio-temporal dynamical systems

In this article, the identification of a class of multiscale spatio-temporal dynamical systems, which incorporate multiple spatial scales, from observations is studied. The proposed approach is a combination of Adams integration and an orthogonal least squares algorithm, in which the multiscale operators are expanded, using polynomials as basis functions, and the spatial derivatives are estimated by finite difference methods. The coefficients of the polynomials can vary with respect to the space domain to represent the feature of multiple scales involved in the system dynamics and are approximated using a B-spline wavelet multi-resolution analysis. The resulting identified models of the spatio-temporal evolution form a system of partial differential equations with different spatial scales. Examples are provided to demonstrate the efficiency of the proposed method.     

基于双阶样条的代数双曲B样条升阶及割角算法

考虑代数双曲B样条曲线的升阶问题,从理论上证明了曲线的升阶可以理解为控制顶点的割角过程.为了实现代数双曲B样条曲线的升阶,文中构造了一组基函数——双阶代数双曲B样条基函数,这组基函数并不具有统一的阶数,而具有"双阶"性质.代数双曲B样条基函数与双阶样条基函数之间的变换公式可以导出曲线升阶的割角算法.     

有翼飞行器外弹道测量数据融合处理研究

提高大气层内具有复杂弹道特性的飞行器外测弹道数据处理精度一直是困扰研究学者和数据处理人员的课题.本文应用已有的数据融合理论,结合大气层内机动飞行器的运动特性,提出了一种基于分段三次样条函数的外弹道数据融合处理算法.仿真和实测处理结果表明:该算法显著地提高了数据处理精度,在相关数据处理任务中具有一定的应用价值.     

A Geometric Approach for Multi-Degree Spline

Multi-degree spline (MD-spline for short) is a generalization of B-spline which comprises of polynomial segments of various degrees.The present paper provides a new definition for MD-spline curves in a geometric intuitive way based on an efficient and simple evaluation algorithm.MD-spline curves maintain various desirable properties of B-spline curves,such as convex hull,local support and variation diminishing properties.They can also be refined exactly with knot insertion.The continuity between two adjacent segments with different degrees is at least C1 and that between two adjacent segments of same degrees d is Cd 1.Benefited by the exact refinement algorithm,we also provide several operators for MD-spline curves,such as converting each curve segment into B′ezier form,an efficient merging algorithm and a new curve subdivision scheme which allows different degrees for each segment.     

形状可调的5次组合样条及其参数选择

目的 为了克服3次参数B样条在形状调整与局部性方面的不足,提出带参数的5次多项式组合样条。方法 首先构造一组带参数的5次多项式基函数;然后采用与3次B样条曲线相同的组合方式定义带参数的5次多项式组合样条曲线,并讨论基于能量优化法的5次组合样条曲线参数最佳取值问题;最后定义相应的组合样条曲面,并研究利用粒子群算法求解曲面的最佳参数取值。结果 5次组合样条不仅继承了3次B样条的诸多性质,而且还比3次B样条具有更强的局部性及形状可调性。由于5次组合样条仍为多项式模型,因此方程结构相对较为简单,符合实际工程的需要。利用能量优化法可获得光顺的5次组合样条曲线与曲面。结论 所提出5次多项式组合样条克服了3次参数B样条在形状调整与局部性方面的不足,是一种实用的自由曲线曲面造型方法。     

B样条乘积计算的区间跳跃算法及应用

利用B样条基函数节点区间的对应关系,首先给出了B样条基函数间的转换矩阵的计算方法,进而给出了计算B样条乘积的区间跳跃算法。该算法仅需计算部分节点区间上的转换矩阵,因此称其为区间跳跃算法。这一方法解决了分段多项式与B样条曲线乘积的计算问题,可应用到B样条曲线的升阶、曲面间光滑拼接等问题中。通过算例验证了该方法计算简捷、易于实现。     

Efficient Space-Time Spectral Methods for Second-Order Problems on Unbounded Domains

In this paper, we propose efficient space-time spectral methods for problems on unbounded domains. For this purpose, we first introduce two series of new basis functions on the half/whole line by matrix decomposition techniques. The new basis functions are mutually orthogonal in both \(L^2\) and \(H^1\) inner products, and lead to diagonal systems for second order problems with constant coefficients. Then we construct efficient space-time spectral methods based on Laguerre/Hermite-Galerkin methods in space and dual-Petrov-Galerkin formulations in time for problems defined on unbounded domains. Using these suggested methods, higher accuracy can be obtained. We also demonstrate that the use of simultaneously orthogonal basis functions in space may greatly simplify the implementation of the space-time spectral methods.     

带两个参数的非均匀三次三角B样条曲线

为了使构造的三次三角非均匀 B-样条曲线在具备形状可调性、高阶连续性、精确 表示椭圆等性质的同时还具有变差缩减性,构造了一类具有全正性的带 2 个参数的非均匀三次 三角 B-样条基函数,进而进行曲线构造。首先假设待构造的非均匀三次三角 B-样条基在每一个 节点处具有 C2连续且具有单位性,进而确定基函数的表达式;然后给出了基函数具有全正性等 重要性质;最后给出了非均匀三次三角 B-样条曲线的定义,并证明了其具有变差缩减性等重要 性质,还证明了曲线在取特殊参数值时具有 C(2n–1)阶连续。实例表明,本文构造的曲线有效解 决了传统方法存在的问题,适合于几何设计。